【红对勾 讲与练】2023版高考物理总复习 实验一 研究匀变速直线运动课堂检测

【红对勾讲与练】2016版高考物理总复习实验一研究匀变速直线运动课堂检测1．某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动．实验步骤如下：A．安装好实验器材；B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次．选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；C．测出x1、x2、x3、….结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：(1)实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)，小车，一端附有滑轮的长木板，细绳，钩码，导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有________．(填选项代号)A．电压合适的50Hz交流电源　B．电压可调的直流电源C．秒表　D．刻度尺　E．天平　F．重锤　G．弹簧秤H．滑动变阻器(2)如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是________，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度是________．解析：c点是bd段的时间中点，则c点的瞬时速度等于该段的平均速度．答案：(1)AD　(2)x3－x2＝x2－x1　2．某同学用打点计时器等实验装置测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝507\nHz，在纸带上打出的点中选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染．如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm，sB＝126.5mm，sD＝624.5mm.若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s.(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位有效数字)．(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)．解析：(1)由电源频率f＝50Hz可知电源周期T0＝0.02s，所以相邻两计数点的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s.(2)打C点时物体的速度vC＝＝m/s≈2.5m/s.(3)由纸带上的数据知sAB＝sB－sA，sBC＝sC－sB，sCD＝sD－sC又因sCD－sBC＝sBC－sAB＝aT2＝a2所以a＝f2.答案：(1)0.1　(2)2.5　(3)f23．某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示．倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球．手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球．当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落……这样，就可测出多个小球下落的总时间．7\n(1)在实验中，下列做法正确的有________．A．电路中的电源只能选用交流电源B．实验前应将M调整到电磁铁的正下方C．用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度D．手动敲击M的同时按下秒表开始计时(2)实验测得小球下落的高度H＝1.980m,10个小球下落的总时间T＝6.5s．可求出重力加速度g＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法．(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt，这导致实验误差．为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响？请推导说明．解析：根据自由落体运动的规律h＝gt2解决问题．(1)若电源选用直流电源，电磁铁可正常工作，选项A错误；实验时小球要撞击M断开电源，因此M应在电磁铁的正下方，选项B正确；小球下落的高度为电磁铁下端到M的竖直距离与小球直径的差，选项C错误；根据H＝gt2，t可利用累积法，即从手动敲击M的同时开始计时，测量出落下n个小球的时间T，则一个小球下落时间t＝，选项D正确．(2)根据H＝gt2和t＝，解得g＝＝＝m/s2≈9.4m/s2.(3)要减小实验误差，可以适当增大小球下落的高度，并多次测量取平均值．(4)根据题意，小球从H1、H2高处落下需要的时间t1＝－Δt和t2＝－Δt，根据H＝gt2得H1＝g2和H2＝g2解得g＝，因此可以消除Δt的影响．答案：(1)BD　(2)9.4　(3)增加小球下落的高度；多次重复实验，结果取平均值．(其他答案只要合理也可)(4)可以消除Δt对实验结果的影响，推导过程见解析．7\n4．研究小车匀变速直线运动的实验装置如图甲所示，其中斜面倾角θ可调．打点计时器的工作频率为50Hz.纸带上计数点的间距如图乙所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出．(1)部分实验步骤如下：A．测量完毕，关闭电源，取出纸带B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)．(2)上图中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s.(3)计数点5对应的瞬时速度大小计算式为v5＝________.(4)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a＝____________.解析：(1)实验的操作步骤应先安装实验器材，再接通电源进行实验，完成实验，关闭电源，取出带纸，故正确的操作顺序为D、C、B、A.(2)因相邻两点间有4个点未画出，则相邻两计数点的时间间隔T＝0.02s×5＝0.1s.(3)计数点5为4和6的中间时刻，故v5＝.(4)为减小误差，可充分利用数据，据x4－x1＝3aT2，x5－x2＝3aT2，x6－x3＝3aT2.联立求得平均加速度a＝答案：(1)DCBA　(2)0.1　(3)(4)5．某同学用如图1所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz.在所选纸带上取某点为0计数点，然后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如图2所示．7\n图1图2该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔)：解法A：由g1＝，g2＝，……，g5＝，取平均值＝8.667m/s2；解法B：由g1＝，g2＝，g3＝，取平均值＝8.673m/s2.从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，对实验结果起作用的，解法A中有________；解法B中有________．因此，选择解法________(A或B)更合理，这样可以减少实验的________(系统或偶然)误差．本实验误差的主要来源有__________(试举出两条)．解析：解法A：＝＝＝所以，解法A中只有x1和x6起作用．解法B：＝7\n＝＝解法B中x1、x2、x3、x4、x5、x6均起作用．因此，选择解法B更合理，更易减小偶然误差．本题中误差来源很多，例如：阻力(空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力等)，交流电频率，长度测量，数据处理方法等．答案：x1、x6　x1、x2、x3、x4、x5、x6　B　偶然　阻力(空气阻力，振针的阻力，限位孔的阻力，复写纸的阻力等)，交流电频率，长度测量，数据处理方法等6．在暗室中用如图所示的装置做“测定重力加速度”的实验．实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪．具体实验步骤如下：①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下．②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．④采集数据进行处理．(1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是：______________________________________________________________________.(2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴的距离如图所示，根据数据测得当地重力加速度g＝________m/s2；第8个水滴此时的速度v8＝________m/s(结果都保留三位有效数字)．7\n(3)该实验存在的系统误差可能有(答出一条即可)：______________________________________________________________________________________.解析：(1)当频闪仪闪光频率等于水滴滴落的频率时，才能看到空间有一串仿佛固定不动的水滴．(2)根据图示距离可知x1＝(19.30－13.43)cm＝5.87×10－2m、x2＝(26.39－19.30)cm＝7.09×10－2m、x3＝(34.48－26.39)cm＝8.09×10－2m、x4＝(43.67－34.48)cm＝9.19×10－2m，闪光周期T＝s，利用逐差法测得当地重力加速度g＝＝9.72m/s2，第8个水滴此时的速度v8＝×30×10－2m/s＝2.28m/s.(3)该实验存在系统误差的原因可能有空气阻力、水滴滴落的频率变化、米尺没有竖直放置等．答案：(1)频闪仪频率等于水滴滴落的频率(2)9.72　2.28(3)存在空气阻力(或水滴滴落的频率变化)7